18/11/2020 Shpërndaje

マイクアンプ 自作 ノイズ 5

こちらはADA4898を20パラにして強引なローノイズを実現している回路です。設計は簡単ですがかなりの力技なので基板面積も大きいし高級オペアンプを大量に消費するのでとてもコストが掛かりそうなのがマイナスです。一番の理由はロマンと美しさに欠ける点。わざわざこの設計で作ってみたいとは思わないです。堅実ではあるのですが。, http://www.synaesthesia.ca/LNschematics.html

Connected internally to Vee.   個人レベルじゃこれが限界だわ。3.5mmのジャックはねじ込みの方がよかったかも。 パソコンを使ってSkypeなどのオンライン通話や、YouTube用のナレーション録りのために手持ちのマイクを接続しましたが、音が小さくて使い物になりませんでした。, 使用機材は、オーディオテクニカの卓上マイク(AT9820X)と、Sound Blaster の Digital Music PX (Model No.S80270|型番:SB-DM-PXV) です。, 何万円か出して、ある程度良い機材を買い揃えれば解決するのだろうと思いますが、今ある機材で何とかならないか?, 工作時間は、基板のはんだ付けにおよそ20分程度、ケースの穴開け加工まで含めても2~3時間あれば出来ると思います。, 電子工作は自信が無いなー、という方でも作れるように、出来るだけ分かりやすい図を作ったつもりです。, 回路図の見方が分からない方は、絵と同じように部品を並べて作れば出来るように描きました。, クニャっと曲がっている、「水色」「黄色」「赤色」「黒色」で示した線は、ビニール線です。, 電源(+)の線は、電池(電源)に直結でも良いですが、私はケースに取り付けたスイッチに接続しました。, 電源(-)(アース)と書いてある線は、電池のマイナスに接続します。   スライドスイッチがこのケースに収まるのが全然無くて参った・・・みんなどうしてるんだろ。 計測はdac出力を無音状態で接続してdacの残留ノイズを今回作成したアンプの入力にバランス接続しています。マイクだとノイズレベルが高すぎるので手持ちでもっともローノイズな発振機でもあるak4495s-dacを信号源として使います。 that1580 ゲイン5.6db時 念のためリファレンスが正しいと判断して、もう一枚別の基板ではVeeとサーマルパッド部の接続をカットしてから実装してみたところ、無事動作しました。なんとデータシート通りにこのVeeをサーマルパッド部に接触させてしまうとダメみたいです。データシートに書いてあるのに実際にやってみたら動作異常ってのはちょっとありえませんね。THAT社のデータシートの信用度はかなり落ちるようです。, まぁ一応ハンダ付けミスという可能性もありえなくもないのですが、新品のICの裏面をテスターで測ってみてもVeeとサーマルパッドは道通していませんでした。なのでこの部分、非常に怪しいです。おかげで1580+5171をひとセットダメにしてしまいました。, この部分で引っかかった以外はIC二個だけの構成ですから、あとはすんなり動作しました。, こちらも引っかかるポイントが有りました。動作異常だったのは出力のDCオフセットです。オペアンプの出力が負電源電圧に張り付いたままになってしまいます。この回路、シミュレーション上では5171に内蔵しているDCサーボアンプがDC対策を一手に担う設計ですが、どうやら調べてみると5171に内蔵するDCサーボアンプが正しく動いていないようです。, 理由は、オペアンプの+-入力電圧を調べてみると、DCサーボアンプ出力側の電圧が常に0.6V位低いようです。入力信号の変動に応じてこの部分の電圧はきちんと変動するのでDCサーボアンプは正しく動作しています。どうやらDCサーボ自体が原因不明ですが常に0.6Vくらいオフセットを出してしまっているようです。, 実は再確認した所、1580+5171基板の方でも出力にマイナス0.6Vのオフセットが出ていました。1580+5171基板は定数もリファレンス通りですので、これはどうやら5171内蔵のDCサーボ自体がこれくらいのオフセットを常に出してしまうようです。, シミュレーション上で検証するとこの回路ではオペアンプの差動入力の電圧差はそのまま全力で増幅されてしまうため、この部分のオフセットはかなり厳しい要求スペックです。ここで10mV位ずれてもダメなくらい重要な箇所ですから、0.6Vずれてるとかは論外です。またTHAT側に起因する問題ですね…勘弁して欲しいです。, これはもう外部DCサーボアンプを別途用意するのが最適解です。いろいろ回路上の工夫でオフセットを打ち消す努力はしてみましたが、結局差動精度がディスクリートでは確保できないので、素直にDCサーボアンプを用意するのが一番手っ取り早かったです。こんな回路も考えたのですがディスクリートじゃ精度確保が難しくて、実際にやってみてもやっぱりDC地獄でした。, シミュレーション上ではこのアイデア+入力部にDCサーボ追加する方法は有効そうでしたが、5171のDCサーボは入力抵抗が20kと低く、この回路だと出力部の抵抗を低く出来ない為、DCサーボは実質動作しません。ということで今回はこのような対策で上手く動作させるのは実際には難しそうなのでやめました。ですがこの方法はいろいろと面白そうなので、今度入力部の定数をこの回路を使えるように変更してチャレンジしてみたいと思います。, 本当はもっとローノイズのICが良かったのですが他に選択肢がなかったのでOPA2277(取り急ぎ近所の秋月で買ってきました)です。今回はこいつを裏面に付けてなんとかします。, この対策によって無事動作しました。やっぱりTHAT5171内蔵のDCサーボがダメ性能でした。ということで今回の製作記事はTHAT側の問題ですごく手こずった気がしますね。困ったものですので、今度英語で今回の実験結果とか本家に送ってみます。, さて、ようやく無事動作出来たので楽しいノイズ計測の時間です。BF862のほうはとりあえず近くにあったLME49720を使っています。, 計測はDAC出力を無音状態で接続してDACの残留ノイズを今回作成したアンプの入力にバランス接続しています。マイクだとノイズレベルが高すぎるので手持ちでもっともローノイズな発振機でもあるAK4495S-DACを信号源として使います。, 60dBのFFTで0.1Mhzから盛り上がっているのはDACのノイズシェーピングでしょう。そして2Mhzくらいでノイズシェーピングの成分が消滅しているのは、今回作成しているアンプの帯域幅がだいたいこの辺だからではないかと思います。, スコープだけ見るとBF862のほうが圧倒的にローノイズですが、それよりも重要なのは音声帯域内のノイズレベルです。スコープではなくてFFTで音声帯域に近い低周波領域をよく比較してみると、実はTHAT1580のほうが現状ではローノイズに仕上がっています。帯域外ノイズは圧倒的にBF862がローノイズなのですが。, ディスクリートにここまで物量を投入してもダメか…で終わっては意味がないのでちょっと原因を考えてみたいです。, まずBF862の初段自体は普通の構成ですからここにノイズの問題はないと思います。この部分は十分ローノイズなはずです。最大の問題はやはりDCサーボまわりじゃないかと思っています。現状だとDCサーボの出力が二段目のオペアンプの+入力にそのまま入力されているのが問題で、この+部分に入るDCサーボのアンプノイズ+抵抗ノイズは、BF862からくる初段回路と全く無相関のノイズですから、そのままLME49720でノイズごと大きく増幅されてしまいます。, 帯域内ノイズがやけに多い理由はDCサーボノイズを増幅する仕組みになっている部分が原因ではないかと思っています。実際にこのDCサーボの抵抗値を変えたりRCフィルタを入れてみるとノイズレベルに変化があったので、可能性としては十分にありえそうです。, オリジナルの回路を見ると、DCサーボにはOPA827、サーボ出力に1kΩ+1000uFのフィルタを使っています。やっぱりここはローノイズにしないとダメみたいです。, ということで今回はまだTHAT1580を完全に上回るところまでは辿りつけていませんが、また時間が取れた時に帯域内ノイズの対策をして、さらなるローノイズ化に挑戦してみたいと思います。次回はベース基板を違う定数でもう一枚作成して、今回没になった二段目を対称差動回路にしたバージョンを実現させてみます。これによりDCサーボを入力段で取れるようになるので現状よりローノイズ化が狙えるはずだと思っています。, あれからいろいろ試したのですが、ディスクリート側のノイズレベルは下がりませんでした。ノイズ源を見つけて排除したりしたのですが一定レベルからよくならないようです。, そして決定的な事実がわかります。Lynx Hiloにプリアンプの出力をバランス接続して帯域内ノイズを測定してみると、THAT1580が圧倒的にローノイズでした。この差を埋めるには根本の設計変更をしないと不可能だと判断していい位の格差だと思います。まぁこちらのディスクリートがどこかで見落としをしている可能性もありますが。, 実際の測定値を貼ります。THAT1580では5171の設定ゲインを下げるほどLynx Hiloの測定限界まで綺麗にノイズレベルが下がるのに対して、ディスクリートの方ではある一定のノイズレベルから下がりません。ゲイン設定にかかわらずアンプノイズが一定量漏れ出てしまっているということです。最大で20dB以上水を開けられています。これはちょっとやそっと対策して超えられる差ではありません。, 特にTHAT1580の5.6dB設定時はLynxHiloのノイズフロア以下までノイズレベルは下がっており、この測定ではプリアンプ側の真のノイズフロアは見えていません。, なぜこのような違いが現れるのか不明ですが、このような圧倒的な性能差はシングルエンドで測定しているときには現れない現象なので、バランス接続による同相ノイズ打ち消し後に生じている性能差のようです。シングルエンドで測定している限りはここまで格差のないノイズレベルです。, THAT1580+THAT5171を組み合わせた時には、差動精度が極めて高い+一部のノイズが同相となるような設計になっており、バランス接続時にほとんど打ち消されるような設計になっているのではないかと思っています。いずれにせよこれはメーカー側のノウハウでしょうし、そう簡単に超えられるような技術じゃないですね。, ということで残念ながらディスクリート版は失敗作でしたが、THAT1580を使うことでLynxHiloの測定限界までノイズフロアを下げること自体には成功していますので、最終的に採用するべき構成はTHAT1580ということになりそうです。, ICを越えようと頑張って作ったディスクリートは道半ばで失敗でしたけど、いろいろとやってみて良い経験になりました。, 今回デジタル用の回路と48Vの生成にはスイッチング電源を使っています。こちらの残留ノイズも測定しました。流石にスイッチング電源単体ではノイズレベルは厳しいですが、そこからリニア・レギュレータやリップルフィルタでノイズを取るとこのようになります。, THAT5171はQFNパッケージでハンダ付けが難しかったので自宅リフローにチャレンジしてみました。今のところ上手く行っていますがこの方法で絶対うまくいく保障はないので参考程度にしてください。やるのは自己責任で。, 使うのは温度センサー付きコンロ、余ったアルミケースの板だけです。ホットプレートより手間がかからないのが良いです。アルミケースも専用に用意しておけば洗わなくても大丈夫です。, 温度センサー付きのコンロにアルミ板を載せて基板を載せます。ペースト半田は持ってないのでパターンにフラックス塗って予備ハンダしてあります。ICを載せて火を付けます。, うちのはこんな感じですが、180度の揚げ物調理に設定。鉛フリーだと温度不足ですね。うちは作業性重視で鉛フリーじゃありません。, 180度でコンロが止まってもすぐに半田は溶けないようです。弱火で加熱を続けてしっかり半田がとけたのを確認したら、すぐに基板を板の上からおろします。ここでもたもたしているとICにダメージ入る可能性があるからです。あまり慌ててもICずれたりしてしまいますから加減が難しいところです。, ペースト半田ならこれで終わりなのでしょうが、予備ハンダにムラがあるとちゃんとついていないところがありますので、最後に手作業で仕上げます。最初から手でつけるより位置決めが綺麗に決まるので、この方法は今のところ好感触です。, https://sites.google.com/a/vt.edu/amp_lab/projects/high-gain-low-noise-microphone-preamplifier, このサイトはスパムを低減するために Akismet を使っています。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。, RT @_yohine: ローノイズなマイクプリアンプを自作: 基板が到着したので組み立てました。ノイズレベルの計測結果とコンロを使った自宅リフローの記事もあります。 https://t.co/Lh80wQJEiX, コンベクションオーブンでサクッと焼きたい|ローノイズなマイクプリアンプを自作 – Innocent Key https://t.co/7Yzgyo1H8T, この方法で絶対うまくいく保障はないので参考程度にしてください。やるのは自己責任で。, http://www.hoffmann-hochfrequenz.de/downloads/lono.pdf, http://www.synaesthesia.ca/LNschematics.html, Radsone Earstudio 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